ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОТКАЗОВ И НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Основной путь повышения эксплуатационной надежности состоит в том, чтобы прогнозировать неисправности устройств, т. е. предсказать возможность их появления, отбраковать устройства для их последующего ремонта или снятия с эксплуатации, а следовательно, исключить возможность проявления неисправностей в полете.

Следует различать два вида прогнозирования: статистическое и инструментальное.

Статистическое прогнозирование неисправностей

Сущность статистического прогнозирования неисправностей состоит в том, что на основании статистических данных о неисправностях узлов и деталей устройств строится график зависимости вероятности исправной работы устройств данного типа от наработки (рис. 1.4). При этом, чтобы перейти к вероятностным зависимостям, используемые статистические материалы должны отражать закономерности изменения надежности, т. e. быть достоверными и массовыми. Практика показывает, что для получения удовлетворительной точности прогнозирования достаточной оказывается статистика, получаемая на основании учета опыта эксплуатации всего парка авиационной техники или существенной его части.

Из графика (рис. 1.4) видно, что каждому значению наработки устройств данного типа соответствует определенное значение вероятности исправной работы, т. е. надежности. Задавая приемлемое значение надежности А>, мы получим то значение наработки Т0, при котором соблюдается заданный уровень надежности.

Эксплуатация устройств в пределах установленного технического ресурса обеспечивает требуемую эксплуатационную надежность.

Использование статистических сведений о неисправностях для назначения технического ресурса совсем не означает, что мы должны ждать массовых отказов устройств и летных происшествий.

Для обеспечения безопасности полетов необходимо так выбирать контролируемые параметры, чтобы «неисправность» (т. е. выход параметра за пределы допусков) не вела к разрушению конструкции или отказам, создающим предпосылки к летным происшествиям.

Однако назначение технического ресурса не единственный и не самый выгодный способ обеспечения эксплуатационной надежности. Статистический характер прогнозирования неисправностей при назначении технического ресурса не позволяет учесть фактическое техническое состояние каждого отдельно взятого устройства. Если для устройства А из условий соблюдения требуемой надежности задан технический ресурс (Го)А, ТО любое устройство этого типа по достижении им наработки Т0 подлежит снятию с эксплуатации независимо от его реального технического состояния. Вероятностно-статистический характер прогнозирования обеспечивает соблюдение заданной надежности лишь в среднем, т. е. для достаточно большого числа эксплуатируемых устройств типа А. В то же время некоторые устройства этого типа смогли бы исправно проработать значительно больше, чем То, а некоторые меньше. Поэтому назначение технического ресурса должно производиться только для тех з устройств, эксплуатационная надежность которых не может быть обеспечена методами инструментального прогнозирования.

Инструментальное прогнозирование неисправностей.

Прямой контроль

Сущность инструментального прогнозирования неисправностей с использованием прямого контроля состоит в измерении параметров и снятии характеристик, позволяющих оценить техническое состояние устройства. Такая оценка, предусматривающая сравнение с эталонными значениями, а также вычисление определенных показателей, позволяет предсказать возможность появления неисправностей в период эксплуатации до следующей проверки. При этом необходимая точность и объектив ность исходных данных зависят.от правильности выбора контрольно-измерительной аппаратуры и методики выполнения контроля.

Термин «прямой контроль» означает, что проверка производится либо на неработающем устройстве, либо на устройстве, работающем в номинальном режиму, а создание искусственных режимов, отличных от рабочих, не производится. При проверке неработающих устройств обычно контролируют параметры электрических цепей, перемещения подвижных частей, люфты, зазоры. В рабочих режимах обычна проверяют давления, расходы, моменты, мощности, температуры, скорости и точности отработок.

Высокая эффективность инструментального прогнозирования во многом зависит от правильности выбора контролируемых параметров. К таким параметрам предъявляются особые требования: их изменения должны указывать на приближение неисправностей еще до тою, как будут отмечены нарушения работоспособности. Нередко для целей прогнозирования производится контроль промежуточных (не выходных) параметров или даже контроль косвенных признаков, не входящих в перечень паспортных данных.

Обычно для выявления параметров, позволяющих успешно прогнозировать появление неисправностей, проводятся специальные исследования. Приведем один характерный пример. В течение многих лет обрывы термопар не поддавались инструментальному прогнозированию, так как не были известны параметры, позволяющие предсказать снижение механической прочности, являющееся причиной обрыва. В результате проведенных исследований была выявлена зависимости, связывающая механическую прочность о и электрическое сопротивление спая R (рис. 1.5).

Характер выявленной зависимости позволяет предсказать снижение механической прочности спая тогда, когда термоэлектрические характеристики термопары еще не имеют отклонений от нормы и работоспособность термометра еще не нарушена. Следовательно, можно своевременно отбраковывать термопары, не допуская их отказов в полете.

Иногда для прогнозирования необходимо не только измерение определенных параметров, но и проведение расчетов с использованием результатов измерений. Важным средством ускорения работ по прогнозированию является в этом случае автоматизация контрольных, вычислительных и других работ прогнозирования.

Методы инструментального прогнозирования с применением прямого контроля можно разделить на две группы:

—методы дискретного контроля, при которых контролирующие устройства вводятся в действие в периоды

Между применениями авиационной техники, или специально прерывая ее работу (в полете);

— методы непрерывного контроля, при которых специальная аппаратура непрерывно контролирует параметры устройства, выдавая сигнал предупреждения о приближении неисправностей.

Аппаратура дискретного контроля, как правило, выполняется в виде специальных пультов, блоков, проверочных установок и т. п. Для применения в полете такая аппаратура выпускается в миниатюрном конструктивном исполнении с использованием полупроводников, пленочных конструкций и т. д.

Аппаратура непрерывного контроля является встроенной, а ее элементы рассредоточенными по узлам, блокам и деталям контролируемого устройства.

Для современного уровня развития средств инструментального прогнозирования характерно стремление получать исходную информацию от различных систем и устройств самолета (топливной, гидравлической систем, устройств оборудования и др.) в унифицированном виде с тем, чтобы перерабатывать эту информацию в целях прогнозирования в едином бортовом вычислительном устройстве.

Граничный контроль

Граничный контроль представляет собой метод инструментального прогнозирования неисправностей, который предусматривает использование специальных проверочных режимов, отличных от рабочих режимов промеряемых устройств.

Цель создания таких режимов состоит в имитации наработки. Например, известно, что с увеличением уменьшается производительность топливного папка. В топливной аппаратуре двигателя имеются авто логические устройства для компенсации в некоторых пределах таких изменений производительности.

Для проверки устройств топливной аппаратуры и выявления их возможностей безотказно работать в течение времени т до следующей проверки контролируют рабочие характеристики аппаратуры при искусственно сниженной производительности топливного насоса. Если границы снижения производительности выбраны так, что они соответствуют эксплуатационному ее изменению за период т, то для топливной аппаратуры это означает имитацию наработки и прогнозирование возможности появления неисправностей за данный период. При пониженных напряжениях питания накала ламп и анодных напряжениях производятся проверки устройств электронной автоматики и радиоэлектронного оборудования.

В последнее время ведутся разработки методов граничного контроля не только для прогнозирования неисправностей при эксплуатации, но и для выбора оптимальных режимов, характеристик, рабочих точек на характеристиках при проектировании устройств и систем авиационной техники.

Очевидно, что эффективное инструментальное прогнозирование неисправностей (любыми методами) позволяет эксплуатировать авиационную технику в соответствии е ее реальным техническим состоянием и отказаться от статистического прогнозирования, недостатки которого были изложены ранее. Поэтому разработка новых методов инструментального прогнозирования и отыскание новых параметров, позволяющих прогнозировать неисправности, — важнейшие задачи обеспечения высокой эксплуатационной надежности авиационной техники.

Техническая эксплуатация авиационной техники. М., Военное издательство, 1967.